离子导体材料具有良好的生物相容性、透明性、导电性,及能够与生物组织相匹配的力学特性,相关研究加快了人工皮肤、软体机器人和超柔性显示器的发展。其中,离子导电纤维特别适用于柔性传感器和光电显示器等可穿戴设备领域。而将离子导体材料制成具有优异的弹性和导电性的纤维的挑战在于:传统熔融纺丝很难制备含有高离子浓度的纤维;而通过湿法纺丝制备时,导电纤维所需的离子会扩散到凝固浴中,这会显著降低固体纤维中的离子含量并使其失去导电性。
图1. A)天然丝腺和液晶纺丝过程:为丝素蛋白在被施加外力流动之前是对齐的,当它通过纺丝管时,它进一步沿着流动轴向对齐。B)干法向列纺丝策略:SMFs在挤出过程中排列对齐,类比于蚕的天然纺丝。
图2. SSIFs的力学性能 A)示意图展示了SSIF的分子结构和相应变化,使SSIF在被拉伸到2倍于其原始长度后得到弹性恢复,如照片所示。B)SSIF的真应力-应变曲线。C)SSIF的循环拉伸试验。D) SSIF的杨氏模量和韧性与其他代表性软材料的比较。E)在整个拉伸周期中SSIF的原位SAXS图案。F) 拉伸到不同伸长率的SSIF的WAXS图案。G)SSIFs作为运动传感器检测手指不同的弯曲角度。H)检测膝盖的弯曲。I)检测手腕的运动。
图3. A) SSIFs-TENG结合机器学习及物联网技术实现智能感知。B)多通道信号采集。
总的来说,通过这种仿生纺丝策略所制备出的离子导体纤维具有良好的拉伸性(>250%)、弹性(拉伸下显示13%的塑性形变)、导电性(61.18 ms m-1)和低滞后性(20.2%)。由此制备的摩擦电纳米发电机纤维可产生精确、灵敏的摩擦电响应。通过机器学习和物联网技术的结合,作者展示了这类材料、器件在人机交互、智能感知方面的实际应用前景。
原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300447
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